Teoria das supercordas 

ganhou importância após sucessivas reinterpretações,

que deverão continuar no futuro, diz 

o premiado físico Edward Witten, da Universidade 

de Princeton, que foi homenageado pela Unesp

Entrevistas

Revoluções teóricas

17/02/2011

– Desde sua origem no fim da década de 1960, a teoria das supercordas passou por inúmeras reviravoltas. Em vários momentos ganhou novas interpretações, até se tornar a mais bem-sucedida resposta, até hoje, para um dos maiores desafios da física contemporânea: unificar a teoria da relatividade geral e a mecânica quântica.

Mas essa movimentada trajetória histórica está longe de chegar ao fim, segundo o físico norte-americano Edward Witten, do Instituto de Estudos Avançados da Universidade de Princeton, que recebeu na última segunda-feira (14/2), em São Paulo, o título de doutor honoris causa da Universidade Estadual Paulista (Unesp).

Para Witten, que é considerado um dos mais importantes físicos teóricos da atualidade, a teoria das supercordas deverá ganhar novas interpretações no futuro, adquirindo dimensões – e consequências teóricas – que ainda são completamente imprevisíveis.

“A teoria da supercordas alcançou um nível de desenvolvimento que, em cada um de seus estágios anteriores, ninguém jamais poderia conceber. Mas o processo de compreender o que realmente significa a teoria das supercordas ainda tem um longo caminho pela frente. Acredito que não estamos nada próximos de ver o fim desse caminho”, disse à Agência FAPESP.

Desenvolvida a partir do fim da década de 1960, a teoria das supercordas é um modelo físico no qual os componentes fundamentais da matéria não são os pontos sem dimensão que caracterizavam as partículas subatômicas na física tradicional, mas objetos extensos unidimensionais, semelhantes a uma corda. Dependendo do “tom” da vibração dessas cordas, elas corresponderiam a cada partícula subatômica.

Witten é o criador da Teoria-M, que unifica as cinco diferentes teorias das supercordas existentes anteriormente. O termo foi cunhado pelo cientista em 1995 e desencadeou a chamada “segunda revolução das supercordas”.

A Teoria-M determina que a matéria é formada por membranas e que o universo flui através de 11 dimensões: o tempo, a altura, a largura, o comprimento e mais sete dimensões “recurvadas”, com outras propriedades.

Ao longo de sua carreira, Witten recebeu alguns dos principais prêmios de sua área, incluindo a Medalha Isaac Newton, o Prêmio Lorentz da Academia de Ciências Holandesa (ambos em 2010), o Prêmio Henri Poincaré (2006), a Medalha Fields (1990) – considerada o Nobel da Matemática –, a Medalha Albert Einstein (1985) e o Prêmio Dirac (1985).

Após a cerimônia de titulação, no Instituto de Artes da Unesp, o pesquisador norte-americano apresentou a palestra “A teoria das cordas e o Universo”, abrindo o segundo Joint Dutch-IFT School on Theoretical Physics, que será realizado até o dia 18 de fevereiro. O evento, organizado pelo professor titular do Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp Nathan Jacob Berkovits, terá a participação de 27 alunos de doutorado da Holanda.

Berkovits, um dos principais especialistas em supercordas no Brasil, coordena o Projeto Temático "Pesquisa e ensino em teoria de cordas", financiado pela FAPESP. O projeto aglutina um esforço global para promover avanços na área, envolve uma série de parcerias internacionais e promove visitas de especialistas estrangeiros e intercâmbio de alunos do Brasil e do exterior.

Das interações subatômicas à gravitação quântica

De acordo com Witten, o processo de mudanças de interpretação que deu à teoria das supercordas novos significados, aumentando sua importância ao longo do tempo, está longe de terminar. “Ainda não podemos nem conceber o fim dessa jornada”, disse.

Os físicos consideram que a origem da teoria das supercordas remonta à formulação da Amplitude de Veneziano. A descoberta, realizada em 1968 pelo italiano Gabriele Veneziano, sugeria que a amplitude de espalhamento explicava propriedades físicas, como a simetria e a dualidade, da interação forte entre as partículas subatômicas denominadas mésons.

“Só me envolvi com a teoria das supercordas no fim da década de 1970, por isso não sei o que teria pensado sobre essa descoberta na época. Mas, olhando retroativamente, acho surpreendente que essa pequena fórmula tenha se tornado o ponto inicial de algo tão significativo”, afirmou Witten.

Segundo ele, a proliferação de ressonâncias das partículas subatômicas, ou hádrons, levavam os físicos ao desespero quando tentavam descrever as interações fortes entre elas. “A descoberta de Veneziano sugeria que, se havia tantas ressonâncias de partículas, o espalhamento ressonante poderia ter um papel importante na interação dos hádrons”, explicou.

A partir daí, segundo ele, desenvolveu-se a ideia de que um méson é uma pequena corda com cargas em suas extremidades. “As ressonâncias dos mésons, que correspondem aos polos da amplitude de Veneziano, seriam estados vibratórios dessas cordas”, disse Witten.

No entanto, a amplitude de Veneziano gerou descrições das interações fortes entre partículas que são corretas apenas do ponto de vista quantitativo. Outras descrições melhores surgiram e, por alguns anos, a teoria das supercordas ficou no ostracismo.

“Desenvolvimentos posteriores mostraram que o aparente fracasso da teoria das supercordas para explicar as interações fortes não era definitivo. As outras descrições melhores aparentemente eram equivalentes a uma parte ainda não descoberta da teoria das supercordas”, afirmou Witten.

O principal motivo para a sobrevivência da teoria, no entanto, é que, se ela era insuficiente para explicar as interações fortes, havia um outro problema da física para o qual ela estava correta: a gravitação quântica.

“A mecânica quântica e a gravidade existem no mundo real e, por isso, precisamos de uma teoria da gravitação quântica. Mas ela não pode ser compreendida com os algoritmos convencionais. A teoria das supercordas tinha as características para isso”, disse.

Depois da formulação da Amplitude de Veneziano, segundo Witten, descobriu-se que a teoria era incompatível com a massa que se atribuía às partículas. Alguns físicos, então, foram ousados o suficiente para propor que a teoria das supercordas havia sido mal interpretada: as cordas eram muito menores do que se havia imaginado e descreviam gravitação quântica. “Com isso, a teoria foi conduzida novamente para uma nova direção que não poderia ter sido prevista antes”, disse.

Supersimetria e supergravidade

Esse processo de transformação continuou ao longo dos anos e uma das consequências desse desenvolvimento foi perturbadora: a teoria estabelecia que o Universo deveria ter dez dimensões espaciais, além do tempo.

“Isso deve ter parecido uma piada, na época. Mas, quando a teoria foi reinterpretada como uma candidata para unificar todas as teorias de partículas e forças elementares, as dimensões extras deram abertura para que se derivasse toda a complexidade do mundo real a partir de um ponto inicial”, disse Witten.

Os físicos descobriram então a supersimetria, descoberta que o norte-americano considera como a principal contribuição que a teoria das supercordas trouxe para prever tudo de novo que pode ser descoberto na física de partículas.

“A supersimetria levou ao tema extraordinariamente rico da supergravidade – que é a consequência da supersimetria ao descrever a gravidade. A supersimetria e a supergravidade são na verdade o topo de um iceberg muito maior: a teoria das supercordas se baseia em um novo tipo de geometria que nós ainda não entendemos”, afirmou.

De alguma maneira, segundo Witten, existe um novo tipo de geometria que não permite que se fale de “pontos” ou “linhas” no espaço-tempo, mas na qual se pode falar de superfícies mínimas quânticas.

“Depois disso, alguns físicos começaram a se perguntar: por que parar nas cordas? Por que não membranas? Havia uma boa resposta para isso: as cordas funcionam melhor que as membranas por causa das propriedades únicas dos números complexos. Mas, agora, sabemos que as membranas e os objetos de maior dimensão não são parte de uma teoria alternativa. São, de fato, parte da teoria das supercordas”, afirmou.

Enquanto isso, outra ideia era desenvolvida para desafiar os paradigmas então estabelecidos pela teoria das supercordas: a dualidade eletromagnética. Em meados da década de 1990, várias pistas sugeriam que a simetria entre os campos elétricos e magnéticos tinham importância estrutural para a teoria das supercordas.

“A implicação mais direta era o fato de que a dualidade eletromagnética é importante na supergravidade. As várias vertentes – como as membranas e a dualidade eletromagnética – foram integradas na metade da década de 1990, gerando um novo paradigma”, ressaltou.

A partir daí, a teoria só pode ser compreendida em termos de mecânica quântica. “Mas ela não podia ter apenas uma ‘roupagem quântica’. Para entendê-la, seria preciso, de certa forma, que ela desse uma nova interpretação do que significa a mecânica quântica”, disse.

Sendo assim, de acordo com Witten, chegou-se a um novo paradigma: só havia uma teoria das supercordas e ela se tornara a única candidata à superunificação das leis da natureza.

“Na década de 1990, a visão predominante sobre o que significa a teoria das supercordas e sobre como se pode tentar entendê-la foi, mais uma vez, imensamente amplificada. Podemos perguntar: o que vem agora? 

Qual a próxima grande mudança de perspectiva?

Difícil saber. Talvez já tenha havido, na última década, mais uma mudança de interpretação na teoria, mas é difícil identificá-la sem o devido distanciamento”, disse.

 De acordo com a mecânica quântica, uma partícula e uma antipartícula podem, momentaneamente, aniquilar uma à outra, produzindo um fóton. O lugar da interação é fixo e imutável: independe da posição ou movimento do observador.

Duas cordas podem se colidir e emergir numa terceira corda. Neste caso, o local exato da interação depende da posição e velocidade do observador.

Outras dimensões:

Em 1919, um desconhecido matemático polonês, Theodor Kaluza, teve a coragem de desafiar o óbvio - sugeriu que o universo pode não ter, na verdade, somente 3 dimensões espaciais; pode ter mais! 

Quando, em abril de 1919, enviou seu artigo, recebeu um não do editor, A. Einstein: "At first glance, I like your idea enormously;(...). I have read through your paper and find it really interesting. (...) On the other hand, I have to admit the arguments do not appear convincing enough: . Mas, em outubro do mesmo ano, Einstein mandou outra carta, autorizando a publicação do artigo.

 

A teoria das Supercordas 

clama a existência de mais dimensões

- algo entre 10 a 12. 

Estas dimensões são curvas e muito pequenas (próximas ao comprimento de Plank) que não as detectamos em nosso nível macroscópico. Dentre todas as dimensões existentes, apenas 4 (o tempo e 3 dimensões espaciais), se expandiram após o Big Bang

8 dimensões curvas? Pense num ponto. Por definição, ele não tem nenhuma dimensão. Se esticarmos este ponto, ele se torna uma linha, com uma dimensão (comprimento). Se aumentarmos a espessura da linha, ela ganha uma nova dimensão - uma dimensão curva, circular. Se quisermos definir a posição de um ponto sobre a linha, precisamos definir sua posição em relação ao comprimento da linha e à sua espessura.

Segundo a teoria das supercordas, além das familiares 3 dimensões - largura, comprimento, e altura (x,y,z), o espaço tem mais várias dimensões, todas curvas; a forma deste "amontuado" de dimensões curvas é conhecida como "Calabi-Yau space", em homenagem a dois matemáticos, Eugenio Calabi e Shing-Tung Yau, que, em 1957 e 77, respectivamente, que fizeram descrições matemáticas de espaços multi-dimensionais.

Em suma, quando movemos nossa mão da esquerda para a direita estamos percorrendo, não só uma, mas várias dimensões ao mesmo tempo. Estamos ciente de uma delas; as outras são tão microscópicas que nem o mais potente microscópio pode detectar.

Os conflitos na unificação

Nascem vários problemas quando se tenta combinar a Teoria Geral da Relatividade com a Teoria de Campo Quântica. O primeiro é o surgimento de infinidades nos cálculos quânticos - coisas como probabilidades infinitas ou negativas. Se trocarmos as partículas pontuais por cordas vibrantes, o problema desaparece.

Outro está relacionado ao "tecido" do espaço-tempo. De acordo com a teoria geral da relatividade, o espaço-tempo é, na ausência de um corpo com massa, liso e uniforme. Mas, na teoria quântica, uma olhada mais de perto (na escala do comprimento de Planck) o espaço-tempo se mostraria como um mar rebelde, devido ao "frenesi" quântico - lembra do experimento da partícula na caixa? (John Wheller utilizou o termo "espuma quântica" para definir o universo observado ultramicroscopicamente). Em suma, a noção de uma geometria espacial lisa e uniforme, o princípio central da relatividade geral, é destruída pelas violentas flutuações do mundo quântico em escalas menores. Em outras palavras, ocorre um conflito entre o Princípio da Incerteza de Heisenberg e o Espaço-Tempo de Einstein.

 

 De onde vêm as 4 forças que conhecemos? 

De onde vêm as partículas que detectamos?  

Por que as partículas tem carga? 

Qual é a natureza do espaço-tempo e gravidade?

Nenhuma teoria conseguiu, ainda, encontrar respostas satisfatórias para todas estas perguntas. Está surgindo, entretanto, uma nova forma de olhar para o universo: a teoria das supercordas não só encontra uma elegante resposta unificada, para todas as perguntas acima, como também nos apresenta um mundo muito diferente do qual pensamos viver. QMCWEB traz para você um resumo desta teoria, seus pontos fortes e fracos, e a opinião de alguns sérios cientistas sobre o assunto. 

 

De acordo com a teoria das SuperStrings

os ingredientes do universo não são partículas pontuais 

- tal como aprendemos na escola. Ao contrário, 

os ingredientes são finos e minúsculos filamentos,

que vibram de acordo com sua energia.

Estas cordas podem ser abertas ou fechadas (tal como uma borracha de dinheiro). Todas as partículas fundamentais são, na verdade, formadas por filamento(s) que vibram; de acordo com o modo de vibração das cordas, surgem suas propriedades (massa, energia, carga, etc.). Estas cordas são tão pequenas (na escala do comprimento de Plank - 10^-33cm - e extremamente rígidas: uma tensão de 10³⁹ toneladas. Vistas com os instrumentos hoje disponíveis, estas cordas pareceriam pontos. Os diferentes padrões vibracionais das cordas dão origem a diferentes massas e diferentes cargas.

Outras dimensões:

Em 1919, um desconhecido matemático polonês,
Theodor Kaluza, teve a coragem de desafiar o óbvio 
- sugeriu que o universo pode não ter, na verdade, 
somente 3 dimensões espaciais; pode ter mais!

Quando, em abril de 1919, enviou seu artigo, recebeu um não do editor, A. Einstein:

"At first glance, I like your idea enormously;(...). 
I have read through your paper and find it really interesting. (...) 
On the other hand, I have to admit the arguments 
do not appear convincing enough: 
 
. Mas, em outubro do mesmo ano,
Einstein mandou outra carta, 
autorizando a publicação do artigo.

 

   QMCWEBperguntou
No exemplar 11, perguntamos:
"Quantas dimensões tem o nosso universo? "
68 % = 3 dimensões
25 % = 4 dimensões
7% outros (zero, infinitas, ...)

A teoria das Supercordas 

clama a existência de mais dimensões

- algo entre 10 a 12.

Estas dimensões são curvas e muito pequenas (próximas ao comprimento de Plank) que não as detectamos em nosso nível macroscópico. Dentre todas as dimensões existentes, apenas 4 (o tempo e 3 dimensões espaciais), se expandiram após o Big Bang.

Se esticarmos este ponto, 

ele se torna uma linha, com uma dimensão (comprimento).

Se aumentarmos a espessura da linha, 

ela ganha uma nova dimensão 

- uma dimensão curva, circular.(***)

Se quisermos definir a posição de um ponto sobre a linha, precisamos definir sua posição em relação ao comprimento da linha e à sua espessura. Segundo a teoria das supercordas, além das familiares 3 dimensões - largura, comprimento, e altura (x,y,z), o espaço tem mais várias dimensões, todas curvas; a forma deste "amontuado" de dimensões curvas é conhecida como "Calabi-Yau space", em homenagem a dois matemáticos, Eugenio Calabi e Shing-Tung Yau, que, em 1957 e 77, respectivamente, que fizeram descrições matemáticas de espaços multi-dimensionais.

Em suma, quando movemos nossa mão da esquerda para a direita estamos percorrendo, não só uma, mas várias dimensões ao mesmo tempo. Estamos ciente de uma delas; as outras são tão microscópicas que nem o mais potente microscópio pode detectar.

Realidade ou Abstração Matemática?

Embora não exista qualquer evidência experimental que sustente a teoria das supercordas, milhares de artigos científicos já foram publicados. Centenas de pesquisadores, no mundo inteiro, utilizam o dinheiro público para pesquisar surpercordas. Seria o nosso universo tão fantástico e bizarro quanto o descrito pelas supercordas? Ou tudo não passa de abstrações matemáticas, sem correlações com o mundo real? Vejamos o que pesquisadores de renome tem a dizer:

Sheldon Glashow (ganhador do prêmio Nobel da Física): "The theory depends for its existence upon magical coincidences, miracolous cancellations and relations among seemingly unrelated fields of mathematics. (...) Should string theorists be paid by physics departments and allowed to pervert impressionable students?"

Richard Feynman: "The fact that a theory gets rid of infinities is to me not a suficient reason to believe its uniqueness"

Howard Georgi (colega de Glashow): "I'm much happier now to see people spending their time on string theory since I can now see how something usefull will come out of it"

(***)  

Assim como 

Theodor Kaluza, teve a coragem de desafiar o óbvio 

eu arrisco dizer que :

"As supercordas,são formadas 

de pontos luminosos (fotons?) empilhados,

numa dupla de 10 tijolinhos triangulares

de modo que cada corda é uma minúscula reta 

composta de 20 mini-triângulos 

que agem dispostos na vertical

- cada corda-reta verticalizada é na verdade 

um ponto de uma  espiral,

que por sua vez ,atua tal ponto individuado 

na composição(poro) da Grande Espiral-Mãe

 que sai da fonte de luz e se expande independente 

para agir, introduzir no meio,nos corpos, numa espécie 

algo de "consciência original " 

à gerar novo capítulo,tal nova ferramenta capacitante

para evolução do processo iniciado

daquilo que rústica e primitivamente já existia.

Simplificando:

A Grande Espiral-Mãe-Supercorda

(Semente-sementeira)

feito um colar plasma no espaço ,

faz-se lápis  a desenha-se abrindo seu caminho circular

 alonga  multiplicando sua simetria,

pontuada dos cristais empihados (~20)

os poros formadores de seu próprio corpo

- mira às enzimas donde quer ou precisa reformatar 

transformar ou modificar, num burilamento infalível.

Esta é a estrutura 

corpórea-material da Consciência

- movente especializada no agir  de seu estado puro

- entra ,transforma e sai sem se perder,

como uma nave a despejar suprimento indestrutvel,

por sua vez uma liga de som essencial ,

nova página-partitura energética para a corrente enzimática,

a catalizadora de diversas funções intelectuais, 

memória, associação de ideias, abstração, 

generalização, interpretação e distinção fidelíssima

a ser operada em cada molécula componente 

na/da continuidade melódica à ser executada ,a mantenedora

do grande espetáculo  vívido então nascente.

Esta é a ordem metafísica

retratada à apresentação na matéria,

num lampejo do espírito creador em tempo real 

sobre a memória

que se distende em nova percepção e instrumentação

das ações , sentidos  mais inteligíveis destinadas

ao trabalho diretivo e ordenador , otimizando 

uma "forma" de reconstrução do mundo.

O Objeto-Nave-Consciência,

nele mesmo,pitoresco percebível: é uma imagem,

mas uma imagem que existe em si.

- É  o reentrelace  geratriz original

pleno no agir da sua função intransferível

monitorando e abastecendo cada elemento,

reorganizando substâncias  compositoras de super ações.

"A experiência está ao alcance de todos...

sem dificuldade em se representar a substancialidade do EU 

como própria duração, essa continuidade indivisível 

e indestrutível de uma melodia em que o passado entra no presente 

e forma com ele um todo indiviso,e mesmo indivisível

apesar do que aí se acrescenta a cada instante,

ou melhor,graças ao que se acrescenta."

Um pensador profundo,

vindo das matemáticas para a filosofia,

verá um pedaço de ferro como uma

"continuidade melódica" 

(Bergson)

Li

Fonte:


Agência FAPESP

URL: agencia.fapesp.br/13467
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/super_cordas.html 

Sejam felizes todos os seres. Vivam em paz todos os seres.

Sejam abençoados todos os seres.